JP4936791B2 - 曝気レス水処理装置 - Google Patents
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Description
この水処理装置は、図19に示すように嫌気処理槽101と好気処理槽102とにより構成される。嫌気処理槽101内は、下部側から上部方向に向かって嫌気下部空隙部103、嫌気ろ床部104、嫌気上部越流部105の順序で配設され、汚水106がポンプ107の駆動とともに水配管108を通って嫌気下部空隙部103に供給され、上向流となって嫌気ろ床部104に入っていく。
好気下部空隙部112内に散気管113を配置し、ブロア114を駆動することによって散気管113から好気下部空隙部112内に気泡を送り込んでいるが、ブロア114の駆動エネルギーが大きく、常時駆動する必要があることから、ランニングコストが高くなる。つまり、ブロア114を駆動せずに、低ランニングコストで水処理することが困難である。通常、汚水処理の総ランニングコストに占めるブロア114の駆動エネルギーコストは約50〜70%程度とされており、低コスト化の要求が望まれている。
この水処理装置においては、ブロア114を無しとするか、或いはブロア114の空気量を低下させた場合、好気下部空隙部112内の酸素が少なくなり、生存にとって必要とされる好気性微生物の増殖が抑制されたり、死滅し、好気処理槽102の処理性能が著しく悪化する事態が発生する。
前記好気処理槽は、横方向、かつ緩傾斜で階段状となるように複数の分割好気処理槽が配列され、各分割好気処理槽内にはそれぞれ好気性微生物が付着固定された担体が配列された好気ろ床部と、各分割好気処理槽の上部に設置され、底部となる平坦面部に多数の孔が設けられ、供給される前記嫌気処理水を前記多数の孔を通して乱流状態で流下する際に空気中の酸素を取り込んで前記好気ろ床部に流下する空気供給手段とを設けた曝気レス水処理装置である。
また、本発明に係る曝気レス水処理装置としては、前述した嫌気処理槽及び好気処理槽に、通常の微生物分解処理流路とは別に、それぞれ弁を有する配管の接続により逆洗浄用流路を形成し、前記弁の切替え及びポンプの駆動によって、前記各処理槽内の流路変更、流動方向及び流量変化、これらの組合せの何れか1つを利用し、前記各処理槽内を洗浄する槽洗浄手段を付加した構成である。
(第1の実施の形態)
図1は本発明に係る曝気レス水処理装置の第1の実施の形態を示す全体構成図である。ここで、曝気レスとは、ブロア等を駆動して強制的に気泡を送り込むことなく、汚水処理水の自然の流れの過程で空気を取り込んで好気処理を行う水処理プロセスである。
汚水6は、ポンプ7を駆動することにより、水配管8を通して嫌気処理槽1の嫌気下部空隙部3に入り、上向流となって嫌気ろ床部4に供給される。嫌気ろ床部4内においては、多数のプラスチック担体(図示せず)が互いに適宜な空隙を形成しつつ積層され、それら担体表面には酸生成菌、メタン菌,脱窒菌、水素発生菌等の嫌気性微生物が付着固定されている。その結果、担体に付着固定されている嫌気性微生物と供給された汚水6中の有機汚濁物質とが接触し、嫌気性微生物の嫌気分解作用により、有機汚濁物質が分解除去されて低減する。
有機汚泥物質は、高分子の炭水化物、脂肪、蛋白質等で構成され、酸生成菌,メタン菌によって次のような物質に変換される。
→ 脂肪酸(R−COOH、RCHNH2COOH …… 酸生成菌による酸性醗酵
→ 酢酸(CH3COOH) …… 酸生成菌による酸性醗酵
→ メタン(CH4)+二酸化炭素(CO2) ……メタン菌によるメタン醗酵
……(1)式
すなわち、汚水6中の有機汚泥物質は、前記(1)式に基づき、嫌気ろ床部4内の担体に付着されている酸生成菌やメタン菌等の嫌気性微生物の分解反応により、脂肪酸、酢酸、メタン、二酸化炭素等まで分解される。
有機汚濁物質(CxHyOz)+酸素(x+y/4−z/2)O2
→ 二酸化炭素(xCO2)+水(y/2 H2O) …… (2)式
但し、x,y,zは係数(x,y,z=1,2、…からなる整数)である。
硫化水素(H2S)+酸素(O2)→二酸化硫黄(SO2)+水(H2O)…(3)式
従って、以上のような実施の形態によれば、以下のような種々の効果を奏する。
この曝気レス水処理装置においては、空気孔15が好気ろ床部11の高さ方向中央部に取り付けられているので、例えば好気ろ床部11の高さが比較的小さい場合には少ない孔数で効率的に空気を好気ろ床部11内に取り込むことができ、好気性微生物の活性化に大きく貢献する。
(1) 上記実施の形態では、好気ろ床部11の中腹部相当位置の壁面部に筒状の空気孔15を水平に取り付けたが、例えば上方から斜め下降傾斜するように好気ろ床部11の壁面に取り付けてもよい。このような構成にすれば、嫌気処理槽1から供給された嫌気処理槽出口水9が好気ろ床部11を流下する際、空気孔15から自然に空気を取り込むことができるだけでなく、好気ろ床部11内の水の一部が流出することがなくなる。
図5は本発明に係る曝気レス水処理装置の第2の実施形態を説明する図であって、特に好気処理槽の改良例である。従って、好気処理槽を除く他の構成は第1の実施の形態と同じであるので、ここではそれらの説明を省略する。
嫌気処理槽出口水9が水配管10を通して好気処理槽2の最上部に配置されるスクリーン26に供給され、ここで、スクリーン26下部面の多数の小孔から水流27となって好気ろ床部11の上部に流下する。このとき、各小孔から流下した水流27は空気を多量に取り込み、かつ、噴霧状態となって、好気ろ床部11の上部に供給される。
(1) 上記実施の形態では、好気処理槽2の最上部だけにスクリーン26を設置したが、例えば図6に示すように、好気処理槽2に複数段からなる好気ろ床部11を設け、各段の好気ろ床部11には支持体20a,20b上に多数のプラスチック担体21a,…、21b、…が配列され、各段のプラスチック担体21a,…、21b、…上にそれぞれスクリーン26a,26b、…を設けた構成であってもよい。
図8は本発明に係る曝気レス水処理装置の第3の実施形態を説明する図であって、特に好気処理槽の改良例である。好気処理槽2を除く他の構成は第1の実施の形態と同じであるので、ここではそれらの構成の説明を省略する。
この第3の実施の形態では、各分割好気処理槽2a,2b,2cを横方向に位置をずらして段傾斜状態に配置したが、例えば図9に示すように各分割好気処理槽2a,2b,2cの最上部にそれぞれスクリーン26a、26b、26cを設けた構成であってもよい。これにより、図5で説明したと同様の効果を奏することができる。
図10は本発明に係る曝気レス水処理装置の第4の実施形態を説明する図であって、特に好気処理槽の改良例である。好気処理槽を除く他の構成は第1の実施の形態と同じであるので、ここではそれらの説明を省略する。
らせん形好気処理槽2dの最下部には水配管13が接続され、処理された水14が殺菌などを行う後工程に送られる。
嫌気処理槽1から嫌気処理槽出口水9が水配管10を介してらせん形好気処理槽2dの上部に供給される。この供給された有機汚濁物質を含む水は、らせん形好気処理槽2dを流下する際、プラスチック担体21d、…の表面に付着固定される好気性微生物と接触し、かつ、乱流状態となって流下する際、空気中の酸素を取り込みながら流下することにより、前記(2)式及び(3)式で表す有機汚濁物質の好気分解反応が起こる。その結果、有機汚濁物質を含む水は、流下するに従って水中の有機汚濁物質が分解除去され、清澄な処理水13となり、水配管14から排出される。
上記第4の実施の形態では、概略三角錐をなすようにらせん状の好気処理槽2dの構成としたが、例えば図11に示すように概略逆円錐形状をなすようならせん状の好気処理槽2eとした構成であってもよい。このらせん状の好気処理槽2eは、上部が大径の円弧を描きつつ下部に行くに従って徐々に小径の円弧を描くようならせん状に形成され、上部側は全体的に完全開放状態となっている。そして、図10と同様にらせん状好気処理槽2e内には多数のプラスチック担体21e,…が配列され、その担体21表面には好気性微生物が付着固定されている。なお、当該らせん状好気処理槽2eは、安定的な起立を確保するために大型の容器30内に設置される。
図12は本発明に係る曝気レス水処理装置の第5の実施形態を説明する図であって、特に好気処理槽の改良例である。好気処理槽を除く他の構成は第1の実施の形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。
図14は本発明に係る曝気レス水処理装置の第6の実施形態を説明する図であって、前述同様に好気処理槽の改良例である。他の構成は第1の実施の形態と同様である。
好気処理槽2においては、予め定める所定の時間ごとに弁33,弁34を交互に開閉する。これにより、弁33の開放時、嫌気処理槽1の嫌気処理槽出口水9は、分岐配管31を介して好気処理槽2の好気ろ床部11上部に供給され、その水位は好気ろ床部11上部相当位置となる。
図15は本発明に係る曝気レス水処理装置の第7の実施形態を示す構成図である。
通常運転時、つまり汚水6の分解処理時、弁43,49,45を開とし、それ以外の弁44,50,51を閉とする(S1)。
(1) 嫌気処理槽1と好気処理槽2とを個別に逆洗浄流路で洗浄運転すれば、嫌気性微生物の増殖分と、好気性微生物の増殖分とをそれぞれ回収し保管することにより、各処理槽1,2の微生物状態の悪化時に保管微生物を再供給して再生させることができる。また、各処理槽1,2内の微生物余剰分を互いに反対側の各処理槽2,1に移動させることによってコンタミネーション(微生物汚染)を実施すれば、対称槽の微生物活性が悪化するという問題をついても、別々の洗浄運転することにより、解決することが可能となる。
図17は本発明に係る曝気レス水処理装置の第8の実施形態を示す構成図である。
2つの嫌気処理槽1,1を直列に接続して分解反応処理を行うことにより、例えば各嫌気処理槽1,1内の多数のプラスチック担体表面に異なる種類の嫌気性微生物を付着固定させて適切な分解処理を実施させる。例えば前段の嫌気処理槽1では、難分解性有機物を可溶化させる可溶化微生物、後段側の嫌気処理槽1では、可溶化された有機物をメタン等に変換させるメタン菌を優占種とし、分解反応処理によりメタンに変換する。
(1) 上記実施の形態では、前段側に2つの嫌気処理槽1,1、後段側に2つの好気処理槽2,2を配列したが、それぞれ3つ以上直列に配列する構成であってもよい。
Claims (7)
- ポンプにより供給される汚水を上向流で流動させて嫌気性処理する嫌気処理槽と、この嫌気処理槽から上部に供給される嫌気処理水を下向流の自然落下で流動させて好気性処理する好気処理槽とを有する水処理装置において、
前記好気処理槽は、横方向、かつ緩傾斜で階段状となるように複数の分割好気処理槽が配列され、各分割好気処理槽内にはそれぞれ好気性微生物が付着固定された担体が配列された好気ろ床部と、各分割好気処理槽の上部に設置され、底部となる平坦面部に多数の孔が設けられ、供給される前記嫌気処理水を前記多数の孔を通して乱流状態で流下する際に空気中の酸素を取り込んで前記好気ろ床部に流下する空気供給手段とを備えたことを特徴とする曝気レス水処理装置。 - ポンプにより供給される汚水を上向流で流動させて嫌気性処理する嫌気処理槽と、この嫌気処理槽から上部に供給される嫌気処理水を下向流の自然落下で流動させて好気性処理する好気処理槽とを有する水処理装置において、
前記好気処理槽は、内部に好気性微生物が付着固定された担体を配列したらせん状の好気ろ床部と、このらせん状の好気ろ床部内を前記嫌気処理水を旋回流式に流下させて空気中の酸素を取り込む空気供給手段とを備えたことを特徴とする曝気レス水処理装置。 - ポンプにより供給される汚水を上向流で流動させて嫌気性処理する嫌気処理槽と、この嫌気処理槽から上部に供給される嫌気処理水を下向流の自然落下で流動させて好気性処理する好気処理槽とを有する水処理装置において、
前記好気処理槽は、内部に好気性微生物が付着固定された担体を配列した階段状の段差を有する好気ろ床部と、この好気ろ床部の階段状の段差を利用して前記嫌気処理水を流下させる際に各好気ろ床部に配列された前記担体の表面に接触しつつ順次下段に乱流状態で流下させて空気中の酸素を取り込む空気供給手段とを備えたことを特徴とする曝気レス水処理装置。 - ポンプにより供給される汚水を上向流で流動させて嫌気性処理する嫌気処理槽と、この嫌気処理槽から上部に供給される嫌気処理水を下向流の自然落下で流動させて好気性処理する好気処理槽とを有する水処理装置において、
前記好気処理槽は、内部に好気性微生物が付着固定された担体が配列され、前記嫌気処理水を当該担体表面の好気性微生物と接触されて分解処理する好気ろ床部と、常圧下で空気を取り込んで前記好気性微生物を活性化する空気供給部とを備え、
前記空気供給部は、前記嫌気処理槽上部と前記好気ろ床部の異なる高さ位置との間にそれぞれ弁を有する複数の配管を配設し、前記複数の弁を開閉切り替えることにより、前記好気ろ床部内における前記嫌気処理水の水位を変動させる手段を設けたことを特徴とする曝気レス水処理装置。 - 請求項4に記載の曝気レス水処理装置において、
前記嫌気処理槽及び前記好気処理槽に、通常の微生物分解処理流路とは別に、それぞれ弁を有する配管の接続により逆洗浄用流路を形成し、前記弁の切替え及びポンプの駆動によって、前記各処理槽内の流路変更、流動方向及び流量変化、これらの組合せの何れか1つを利用し、前記各処理槽内を洗浄する槽洗浄手段を付加したことを特徴とする曝気レス水処理装置。 - 請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の曝気レス水処理装置において、
前段側に複数の嫌気処理槽を直列に配列し、これら嫌気処理槽に続いて複数の好気処理槽を直列に配列し、各処理槽ごとに異なる菌種の微生物を生育可能にしたことを特徴とする曝気レス水処理装置。 - 請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の曝気レス水処理装置において、
前記嫌気処理槽と前記好気処理槽とを交互に複数組にわたって直列に配列し、各処理槽ごとに異なる菌種の微生物を生育可能にしたことを特徴とする曝気レス水処理装置。
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